雷射微型投影已成為近期市場上的關注焦點，尤其在綠光雷射二極體商用量產技術快速進展下，相關價值鏈供應商也逐漸到位，為雷射微型投影市場增添強勁發展動能，並逐漸在方興未艾的微型投影市場中，形成一股不容忽視的新勢力。
相較於目前市場主流的數位光源處理(DLP)和矽基液晶(LCoS)微型投影所採用的紅綠藍(RGB)發光二極體(LED)光源，雷射光源具有色域廣、顏色鮮艷，且毋須對焦等技術優勢，因而相當適合用於微型投影的光源。尤其在嵌入式微型投影應用領域，雷射光機(Optical Engine)的體積優勢更為顯著。
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| 圖1 工研院南分院微系統科技中心微致動系統部經理王郁仁表示，色域廣、功耗低及可實現更小體積的光機是雷射微型投影最重要的核心優勢。 |
工業技術研究院南分院微系統科技中心微致動系統部經理王郁仁(圖1)表示，由於雷射微型投影的成像方式類似傳統陰極射線管(CRT)利用電子束掃描的成像原理，因此毋須透過光學透鏡對焦，從而省下了相關光學機構的設計成本，可大幅縮小投影光機的體積。
反觀LED光源在加入光學機構設計後，不僅體積微縮不易，且會大幅降低LED發光效率，若要提高發光亮度，勢必消耗更多電力，因此，未來在微型投影的發展將挑戰重重。
綠光雷射瓶頸突破 微型投影戰局生變
目前，市場上最為人所熟知的雷射微型投影機製造商首推Microvision，其所開發出的專屬技術PicoP投影光機即是採用紅綠藍雷射光源，搭配一顆微機電系統掃描鏡(MEMS Scanning Mirror)所組合而成，並委由亞洲光學進行組裝代工。
在今年3月正式於美國銷售其首款獨立型雷射微型投影機後，Microvision日前又乘勝追擊，於11月22日再發表第二代雷射微型投影機SHOWWX+。產品體積雖與前一代相同，但發光亮度大幅提升50%，達15雷射流明，且具有5,000：1的對比度，電池操作時間也長達2小時之久，展現其在雷射微型投影的研發實力(圖2)。
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| 圖2 資料來源：Microvision Microvision第二代雷射微型投影機SHOWWX+，發光亮度較前一代提升50%。 |
不過，雖然雷射微型投影具有先天特性上的優勢，且也已有業者推出採用雷射光源的微型投影機，但截至目前僅紅光及藍光雷射二極體的發展較為成熟，而綠光雷射則是將紅外線雷射以倍頻合成方式來產生，實作上較為複雜，因此使用的元件數量和製造成本也就相對較多，成為長久以來雷射微型投影市場發展的一大痛處。
所幸，在住友電氣(SEI)、日亞化學(Nichia)、康寧(Corning)與歐司朗(Osram)等大廠的努力下，新興的直接放射綠光雷射二極體(Direct-emitting Green Laser Diode)技術可望於2011年順利進入量產，屆時採用雷射光源的微型投影市場將可快速起飛，從而對以LED光源為主的DLP和LCoS微型投影市場造成威脅。
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| 圖3 康寧新事業開發部產品開發經理胡海認為，台灣廠商具有精良的設計/封裝及光學技術，對雷射微型投影應用市場的拓展大有幫助。 |
康寧新事業開發部產品開發經理胡海(圖3)表示，綠光雷射具有高功率、無限對焦(Infinite Focus)、調變(Modulation)速度快、體積精巧且可耐受溫度範圍較大等特性，是微型投影極佳的光源技術，而採用半導體製程生產的直接放射綠光雷射二極體則有助進一步改善光斑問題並大幅降低綠光雷射的生產成本與體積，因而成為該公司積極研發的重要技術。
不同於目前合成綠光雷射僅兩家製造商發展的窘境，投入直接放射綠光雷射二極體的廠商則相對較多，包括住友電氣、日亞化學、康寧、歐司朗、Kaai、羅姆(Rohm)等大廠均積極開發，因此技術已迭有突破。其中，住友電氣、Kaai及歐司朗更已計畫於2011～2012年生產直接放射綠光雷射二極體，為雷射光源微型投影機的發展注入強大動能。
微型投影邁向高畫質 雷射光源勢在必行
為提升微型投影顯示畫質，導入雷射光源已是微型投影市場的大勢所趨。儘管目前已居市場主流位置的DLP與LCoS微型投影仍以LED光源為主，然而隨著市場對高畫質(HD)與高光功率的需求日益殷切，未來DLP與LCoS改用雷射光源將指日可待(表1)。
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Yole 表示，2009年首款以LED光源的微型投影機正式上市，但市場反應並不如預期，主要原因在於發光亮度不高，僅約10流明，但產品價格卻相對高昂。儘管如此，該單位仍預估，2010年獨立型的微型投影機銷售量可達一百萬台左右，且多數仍採用LED為光源。
然而，受惠近來雷射光源技術的突破，2011年起雷射光源將開始在微型投影市場廣泛被採用，Yole預期，2011年約有10～20%的微型投影機將採用雷射光源，而至2016年比重更將攀升至50～75%；此外，該單位也預估，至2016年，全球直接放射綠光雷射二極體銷售量將超過四千五百萬顆，總計市場規模將達到5億美元。而隨著雷射微型投影的尺寸與成本瓶頸突破，嵌入式微型投影市場也將日益蓬勃。
值提一提的是，DLP與LCoS業者為提升畫質，也已計畫導入雷射光源。然而，由於其成像方式非直接透過紅綠藍雷射調變來顯像，因此功耗仍無法與雷射投影相比擬。另外，DLP成像時每個畫素即需要一個數位微鏡，因此若要進一步實現高畫質影像，成本勢必相當高昂，將是其未來面臨的首要課題。
補償技術加持 雷射投影畫質更鮮明
除光斑和綠光雷射成本問題外，雷射微型投影也容易因雷射光束與MEMS掃描鏡間的互動作，而造成影像失真問題。因此，工研院南分院微系統科技中心日前也研發出四項光學掃描補償技術，期進一步改善雷射投影畫面品質(圖4)。
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| 圖4 工研院的補償技術可改善雷射微型投影畫質。 |
王郁仁指出，該單位獨特的四項光學掃描補償技術可針對亮度失真、光機失真、同步失真及光機錯位等問題進行補償，提升雷射投影的亮度、銳利度、均勻度與色域，有效改善畫面扭曲情形，同時也提高雷射微型投影系統對光機元件性能的容忍度，讓廠商在選擇光機時有更大的彈性。
此外，工研院也應用紅綠藍雷射技術及二維MEMS掃描鏡開發出體積僅8立方公分的雷射投影光機，較一般掌上型LED微型投影光機尺寸小20%，具有光損失少、體積小、耗電低等技術特色，並可達到SVGA(800×600)等級的畫質；未來將持續朝3立方公分邁進，以滿足智慧型手機、數位相機等3C消費性電子產品的應用。
王郁仁分析，目前光機的作法是把紅綠藍雷射二極體先封裝後再進行組裝，所以體積較大。未來可直接以雷射二極體進行組裝再與MEMS掃描鏡結合，即可進一步縮小光機的體積。
雷射投影供應鏈到位 台灣廠商機不可失
隨著直接放射綠光雷射二極體量產瓶頸的突破，雷射微型投影的供應鏈也已逐漸成形，其中更有不少角色，是台灣業者極佳的發展機會。
王郁仁認為，有別於DLP與LCoS微型投影的市場競爭態勢已大致底定，雷射微型投影則正處於起飛階段，是台灣業者發展的絕佳舞台，包括亞光、揚明、宏瞻、先進微系統與華新麗華等業者，均已積極投入雷射微型投影相關應用研發，有助提升台灣微型投影產業的發展。
就光機的組成結構來看，雷射投影光機大致包含光結合器(Optical Combiner)、MEMS掃描鏡、紅綠藍雷射光源，以及特定應用積體電路(ASIC)(圖5)。其中，亞光已成功切入光機組裝代工，先進微系統則在MEMS掃描鏡發展多時，目前已推出二維的MEMS掃描鏡方案；而宏瞻也積極與國外業者洽談合作，同樣瞄準MEMS掃描鏡領域。至於雷射二極體方面，台灣業者以往著墨較少，但目前已有業者投入藍光及紅光雷射二極體的開發，但主要以小功率為主。
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| 圖5 資料來源：亞洲光學 DLP/LCoS與雷射微型投影技術原理示意 |
此外，王郁仁也表示，雷射微型投影須透過特殊演算法來強化畫面品質，因而會有開發專屬晶片的需求，目前也有台灣廠商與工研院在接觸這方面的技術。
微型投影蔚為風潮 驊訊電子參一腳
事實上，看好微型投影光機在嵌入式應用市場的需求，國內多聲道音效整合晶片供應商驊訊電子在取得光學廠商的矽智財(IP)授權後，日前也正式宣布轉戰微型投影光機市場，並推出可搭配DLP和彩色濾光片式/色序式(CF/CS)LCoS面板的光學引擎。
驊訊電子董事長鄭期成(圖6右)表示，驊訊電子在獲得光學廠商的IP技術授權後，隨即展開大規模LED微型投影產品線部署，透過獨家的光機技術，照度已上看100流明，同時兼顧大畫面(達50～100吋)、低成本優勢，未來將陸續推出200流明的商用微型投影機光機。
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| 圖6 驊訊電子董事長鄭期成(右)指出，該公司微型投影光機具有高效率特點，對降低功耗及成本大有助益。左為驊訊電子副總經理蕭維榮 |
驊訊電子副總經理蕭維榮(圖6左)指出，著眼於40美元為國際消費性電子大廠導入內建微型投影功能的重要門檻，而高效率的光機則有助於降低散熱和光源成本，因此提高光機效率已為刻不容緩的課題。驊訊電子LED微型投影光機除藉由專利的光學技術解決傳統亮度不均勻的弊病外，光機亮度最高已可達每瓦50流明、3瓦100流明亮度，不僅亮度高出市場規格一倍，耗電量亦僅需一半。
為拓展微型投影市占率，驊訊電子計畫分三階段推動光機創新產品應用，50流明主要針對電腦周邊市場，可作為與筆記型電腦共同搭售的通用序列匯流排(USB)微投影機；100流明適用於含讀卡機功能的個人可攜式多媒體影音播放器(PMP)市場，或結合蘋果(Apple)iPad、iPhone的擴充埠應用；至於200流明，將搶攻商用辦公室和數位家庭市場，搶搭Google TV和微軟(Microsoft)Surface列車。
根據市調機構PMA預估，2010年全球微型投影機出貨量將增加至一百八十二萬台，至2012年時則將上看七百六十四萬台，其中，內建微型投影光機的手機產品約可自2010年的五十一萬台大幅增長至2012年的二百八十八萬台。
